初中物理专题四简单机械功和能.docx
- 文档编号:13616911
- 上传时间:2023-06-15
- 格式:DOCX
- 页数:28
- 大小:856.37KB
初中物理专题四简单机械功和能.docx
《初中物理专题四简单机械功和能.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《初中物理专题四简单机械功和能.docx(28页珍藏版)》请在冰点文库上搜索。
初中物理专题四简单机械功和能
三年考点分析
年份
考查方式
考查知识
所占分值
2013
填空题
功的计算
2
选择题
力和力臂大小变化判断
3
选择题
机械能变化判断
1.5
实验题
机械效率
8
2012
填空题
支点和力臂作图
2
选择题
斜面的机械效率
3
实验题
影响动能的因素
8
计算与推导题
功的计算
7
2014
选择题
机械效率的计算
3
选择题
杠杆的计算
3
以上表格表明,安徽中考在本模块知识上占分很多,通常在10分以上,2014年较少,只6分。
对机械效率及其延伸意义的考查频率最大。
2015年中考复习应高度关注。
以下知识点应是重点复习对象:
1.杠杆及杠杆平衡的概念、力臂的概念及作图、杠杆平衡的实验探究及相关计算;
2.滑轮与滑轮组的特点及其组装;
3.决定动能和势能的因素,动能和势能的相互转化;
4.功和功率的概念、其相关计算及应用;
5.机械效率的概念的普遍意思及其相关计算。
中考知识梳理
考点一简单机械
1.杠杆:
一根在力的作用下能绕着固定点转动的硬棒就叫杠杆。
2.什么是支点、动力、阻力、动力臂、阻力臂?
(1)支点:
杠杆绕着转动的点(o)
(2)动力:
使杠杆转动的力(F1)
(3)阻力:
阻碍杠杆转动的力(F2)
(4)动力臂:
从支点到动力的作用线的距离(L1)。
(5)阻力臂:
从支点到阻力作用线的距离(L2)
3.杠杆平衡的条件:
动力×动力臂=阻力×阻力臂.或写作:
F1L1=F2L2
4.三种杠杆:
(1)省力杠杆:
L1>L2,平衡时F1 特点是省力,但费距离。 (如剪铁剪刀,铡刀,起子) (2)费力杠杆: L1 特点是费力,但省距离。 (如钓鱼杠,理发剪刀等) (3)等臂杠杆: L1=L2,平衡时F1=F2。 特点是既不省力,也不费力。 (如: 天平) 5.定滑轮特点: 不省力,但能改变动力的方向。 (实质是个等臂杠杆) 6.动滑轮特点: 可以省一半力,但不能改变动力方向,费距离。 (实质是动力臂为阻力臂二倍的杠杆) 7.滑轮组: 使用滑轮组时,滑轮组用几段绳子吊着物体,提起物体所用的力就是物重的几分 之一。 例1、如图,轻质杠杆AB可以绕O点转动,在A点用细线悬挂一重物,在B点施加一竖直向下的动力,使杠杆在水平位置保持平衡。 若将动力的方向改为沿虚线方向,仍使杠杆在水平位置保持平衡,则( ) A、动力臂增大,动力增大B、动力臂增大,动力减小 C、动力臂减小,动力减小D、动力臂减小,动力增大 解答: 力臂是支点到力的作用线的距离,当力的方向变化后,力臂会随之改变,由图知: 当力F的方向改为图中虚线方向时,力F的力臂L变为L’,其力臂变小;根据杠杆的平衡条件(动力×动力臂=阻力×阻力臂)知: 在杠杆左边的阻力和阻力臂一定时,若使杠杆在原位置保持平衡,力F的力臂变小,则力F必须相应的增大。 故答案为D 考点二功和功率 1.功的两个必要因素: 一是作用在物体上的力;二是物体在力的方向上通过的距离。 2.功的公式: W=Fs; 单位: W→焦;F→牛顿;s→米。 (1焦=1牛•米). 3.功的原理: 使用机械时,人们所做的功,都不小于不用机械而直接用手所做的功,也就是说使用任何机械都不省功。 4.W总=W有用+W额处 5.机械效率: 有用功跟总功的比值叫机械效率。 计算公式: η=W有用/W总×100% η<1 5.功率(P): 单位时间(t)里完成的功(W),叫功率。 6.公式: P=W/t 单位: P→瓦特;W→焦;t→秒。 (1瓦=1焦/秒。 1千瓦=1000瓦) 三、机械能 1.能: 一个物体能够做功,我们就说这个物体具有能。 单位是焦耳 2.机械能是动能和势能的总称 3.动能的定义: 物体由于运动而具有的能量 决定因素: 物体速度和质量。 速度越大,质量越大,动能越大。 4.重力势能: 物体由于被举高而具有的能 决定因素: 物体质量和被举高度。 质量越大,被举越高,重力势能越大。 5.弹性势能: 物体由于发生形变而具有的能 决定因素: 物体弹性形变越大,弹性程度越大,弹性势能越大。 6.机械能可以相互转化。 在动能和势能相互转化过程中,如果不考虑摩擦等阻力时,机械能总量是守恒的。 例2、现有重800N的木箱A,小李同学想把它搬到高为6m、长为10m的斜面上,如图所示,他站在斜面上,沿斜面向上用600N的拉力使木箱A以0.2m/s的速度匀速从斜面底端到达斜面顶端。 求: (1)小李同学拉木箱的功率是多大? (2)该斜面的机械效率是多少? (3)木箱A在斜面上匀速运动时受到的摩擦力是多大? 解答: 重难点分析 一、关于杠杆及杠杆的平衡: (四)杠杆的平衡条件应注意的几个问题 (五)杠杆的种类与应用 二、关于机械功与机械能 1.力和在力的方向上移动的距离是作功的两大要素,缺一不可。 没有力也无所谓作功;虽有力的作用,但在力的作用方向上没有移动距离,这个力也没有作功。 作用在物体上的力,使物体沿着力的方向移动了一段距离,那么这个力就对物体作了功。 2.功的原理是机械的基本原理。 它告诉我们,使用机械并不能省功。 虽然不能省功,使用机械还是有很多好处的: 有的可以省力,有的可以少移动距离,有的可以改变力的方向使做功方便。 3.摩擦是普遍存在的,所以使用简单机械时,不可避免地要克服摩擦阻力做功;简单机械本身有重量,在提起重物时又不可避免地要同时提起机械的一部分部件,克服这部分无用阻力要做功。 所以,动力对机械所做的功(总功),除了包含有用功之外,还包括上述的额外功。 有用功只占总功的一部分。 有用功在总功里所占的百分比,叫做机械效率。 由于有用功总小于总功,所以,机械效率总小于1。 提高效率的方法: 减小无用功便可提高机械效率。 减少摩擦,减轻机械的重量这些都是减小无用功的办法。 4.功和功率是意义不同的两个物理量,因为做功的多少和做功的快慢是不同的,物体做功多,其功率不一定大。 同样,功率大的物体也不一定做功多,因为做功多少不仅跟功率的大小有关,还跟做功的时间长短有关,功和功率的关系可表示为: W=Pt 5.动能和势能统称机械能,它们是可以相互转换的。 如果没有摩擦和其他阻力,也没有外力作功,则在动能和势能的转换过程中,物体总的机械能保持不变,这就是机械能守恒定律。 6.功和能是密切联系的物理量,能量是表示物体状态的物理量,或者说能量是状态函数。 能量的改变可以通过功定量地反映出来,功是从量的方面去看运动状态的变化。 因此我们可以说功是能量变化的量度。 做功必然伴随着能量的转换及传递,但不做功,不能说物体没有能量。 7.由互相作用的物体的相对位置和它们之间的相互作用力的性质决定的能量叫做势能,根据物体与物体之间相互作用力的性质的不同,力学中势能有重力势能和弹性势能两种。 满分备考挑战 一、选择题 1、(2014•南京)如图所示的器具,属于省力杠杆的是( ) 解答: A、镊子在使用过程中,动力臂小于阻力臂,是费力杠杆,故A错误; B、独轮车动力臂大于阻力臂,是省力杠杆,故B正确; C、天平在使用过程中,动力臂等于阻力臂,是等臂杠杆,故C错误; D、筷子在使用过程中,动力臂小于阻力臂,是费力杠杆,故D错误. 故选: B 2、(2014山东济宁)小梦在探究杠杆平衡条件的实验时,先在杠杆两侧挂钩码进行 实验探究,再用弹簧测力计取代一侧的钩码继续探究,如图所示。 他这样做的最终目的是() A.便于直接读出拉力的大小B.便于提供不同方向的拉力 C.便于正确认识力臂 D.便于测量力臂的大小 解答: C 3、(2014浙江丽水)如图所示,杠杆OAB能绕O点转动,在A点挂一重物G,为保持杠杆在水平位置平衡,在B点分别作用的四个力中最小的是( ) A.F1B.F2C.F3D.F4 解答: 由图可知,动力F3与OA垂直,则动力F3对应的动力臂就是OA,它是最长的动力臂.由杠杆平衡条件F1L1=F2L2可知,在阻力和阻力臂都一定的情况下,动力臂越长则动力越小.因为F3对应的动力臂最长,所以F3最小.故选C. 4、(2014•邵阳)如图所示,工人用250N的力F将重为400N的物体在10s内匀速提升2m,则此过程中() A. 工人做的有用功为800J B. 工人做的总功为500J C. 滑轮组的机械效率为60% D. 拉力做功的功率为20W 解答: 有用功: W有=Gh=400N×2m=800J; 拉力F移动的距离: s=2h=2×2m=4m; 拉力F所做的总功: W总=Fs=250N×4m=1000J; 滑轮组的机械效率: η= ×100%= ×100%=80%; 拉力做功的功率: P== =100W. 故选A. 5、(2014重庆)在第十七届“渝洽会”上,重庆造恩斯特龙408型直升机(如图4所示)签下了20架大订单。 该型直升机在加速上升的过程中(忽略燃油变化),下列关于直升机的动能和势能变化情况的描述,正确的是( ) A.动能增大,势能减小 B.动能减小,势能增大 C.动能增大,势能增大 D.动能减小,势能减小 解答: A 6、(2014•菏泽)如图所示,光滑斜面AB>AC,沿斜面AB和AC分别将同一重物从它们的底部拉到顶部,所需拉力分别为F1和F2,所做的功分别为WA和WB.则,() A.F1<F2,W1=W2B.F1<F2,W1<W2 C.F1>F2,W1>W2D.F1>F2,W1=W2 解答: (1)斜面光滑说明摩擦力为0,即使用光滑的斜面没有额外功,则把同一物体沿斜面BA和CA分别拉到顶端A,h相同,由W=Gh可知两次做的功相同,即W1=W2. (2)根据图示可知,LBA>LCA,而W1=W2,由W=FL可知,FBA<FCA,即F1<F2. 故选A. 7、(2014•株洲)在小球从O点由静止开始沿x轴竖直下落的过程中,小球某种形式的能量E随下落高度x变化的图象如图所示.若不计空气阻力,那么这种能量是() A. 重力势能 B. 动能 C. 机械能 D. 内能 解答: 如图,横坐标代表的是能量,纵坐标代表的物体下降的高度. 物体下落时质量保持不变,高度降低,重力势能减小,不计空气阻力,小球下降时,重力势能全部转化动能,机械能的总量不变. 故选B. 8、(2014•株洲 多选题)在排球运动中,跳发球(图)是最具威力的发球方式,其动作要领可简化为“抛球、腾空、击球和落地”四个过程,其中运动员对排球做功的过程有() A.抛球B.腾空C.击球D.落地 解答: 抛球和击球时运动员对球有力的作用并且球在力的方向移动一段距离,故做功; 球腾空和落地,运动员对球不再有力的作用,故不做功; 故选AC. 9、(2014•威海)如图所示,小明在做模拟“蹦极”的小实验时,将一根橡皮筋一端系一质量为m的小球,另一端固定在a点,b点是橡皮筋不系小球自然下垂时下端所在的位置,c点是小球从a点自由下落所能到达的最低点,在小球从a点到c点运动的过程中,不考虑空气阻力,以下说法正确的是( ) A.小球到达b点时,受的合力为零 B.小球到达c点时,受的合力为零 C.小球的动能一直在增加,重力势能一直在减小 D.在c点小球的动能为零,橡皮筋的弹性势能最大 解答: A、b点是橡皮筋不系小球自然下垂时下端所在的位置,小球到达b点时,橡皮筋处于自然下垂状态,对球没有拉力,则球只受重力作用,则合力不为零,故A错误; B、c点是小球从a点自由下落所能到达的最低点,由于小球的重力势能在c点时全部转化为绳子的弹性能,对小球的拉力大于小球的重力,则合力不为零,故B错误; C、小球从a到b的过程中,重力势能转化为动能,动能一直在增加,但从b到c的过程中,小球的速度不断减小,在达到c点时,速度为零,动能为零,所以在小球从a点到c点运动的过程中,小球的重力势能一直在减小,动能是先增加后减小,故C错误; D、当小球经过b点后,小球受到向上的弹力,小球的速度逐渐减小,动能也逐渐减小,直到下落到最低点c点时,动能为零,橡皮筋伸长到最长,则弹性势能最大,故D正确. 10、(2014•泰安)如图,用F=20N的水平推力推着重为40N的物体沿水平方向做直线运动,若推力F对物体做了40J的功,则在这一过程中( ) A.重力做的功一定为40JB.物体一定受到20N的摩擦力 C.物体一定运动了2mD.物体一定运动了4m 解答: (1)物体在重力的方向没有移动距离,故重力做的功为0,故A错误; (2)用F=20N的水平推力推着重为40N的物体沿水平方向做直线运动,没有说是匀速直线运动,故摩擦力不一定是20N,故B错误; (3)由W=Fs可得,物体沿水平方向运动的距离: s= = =2m.故C正确,D错误. 故选C. 11、(2014•广州)如图,用大小相等的拉力F,分别沿斜面和水平面拉木箱,拉力方向和运动方向始终一致,运动时间tab>tcd,运动距离sab=scd,比较两种情况下拉力所做的功和功率( ) A.ab段做功较多B.ab段与cd段的功一样多 C.ab段功率较大D.ab段与cd段的功率一样大 解答: 解: ∵F1=F2,sab=scd, ∴由W=Fs可知: 拉力所做的功相同,故A错误,B正确; 由于tab>tcd,由P= 得: Pab<Pcd.故CD错误; 故选B. 12、(2014•广州)人直接用F1的力匀速提升重物,所做的功是W1,若人使用某机械匀速提升该重物到同一高度则人的拉力为F2,所做的功是W2( ) A.F1一定大于F2B.F1一定小于F2 C.W2一定大于W1D.只有F2大于F1,W2才大于W1 解答: (1)直接用F1的力匀速提升重物,F1=G, 使用某机械匀速提升该重物,由于机械可能是省力,有可能费力,也可能既不省力也不费力,所以F1与G的大小关系不能判断,则无法比较F1与F2的大小;故AB错误; (2)直接用F1的力匀速提升重物,所做的功是W1=W有用=Gh; 若人使用某机械匀速提升该重物到同一高度,W有用=Gh;但由于要克服机械重力和摩擦力做额外功, 所以W2=W有用+W额外,则W2>W1;故C正确,D错误. 故选C. 二、填空题 13、(2014•嘉兴)使用机械可以极大地减轻人们的劳动强度,提高工作效率. (1)如图甲,工人在铺设电缆时,要在转弯处安装一组导向轮,这组导向轮属于(选填“动滑轮”或“定滑轮”) (2)如图乙,尖嘴钳是常用的电工工具,刀刃部分靠近转动轴,这是为了,从而在使用时更加省力. 解答: (1)工人在铺设电缆时,在转弯处安装一组导向轮,这组滑轮的轴是固定不动,不随货物升降的,所以是定滑轮; (2)尖嘴钳的刀刃部分靠近转动轴是为了通过减小阻力臂,达到省力的目的. 故答案为: (1)定滑轮; (2)减小阻力臂. 14、(2014•株洲)如图是运动员在水平地面上做俯卧撑时的情景.已知地面对两个手掌的支持力为360N,对两个脚尖的支持力为240N,手掌到脚尖的距离为1.5m,则运动员所受的重力为N,人体重心到脚尖的水平距离为m. 解答: 运动员在竖直方向受竖直向上的支持力F1、F2,竖直向下的重力G的作用,物体受力平衡,则G=F1+F2=360N+240N=600N; 以脚尖为支点,则支持力的力臂为L1,人体重心到脚尖为L2,根据杠杆平衡条件得: F1L1=GL2,L2= = =0.9m. 故答案为: 600;0.9. 15、(2014•南京)如图所示,搬运工人用滑轮组在20s内将重为540N的重物匀速提升3m,所用拉力为200N,则他所做的有用功是 J,额外功是 J,拉力的功率是 W,滑轮组的机械效率是 . 解答: (1)有用功W有用=Gh=540N×3m=1620J; (2)拉力移动距离s=3h=3×3m=9m, 拉力做的总功W总=Fs=200N×9m=1800J, ∵W总=W有用+W额 ∴W额=W总﹣W有用=1800J﹣1620J=180J; (3)拉力的功率P= = =90W; (4)滑轮组的机械效率η= ×100%= ×100%=90%. 故答案为: 1620;180;90;90%. 16、(2014•广安)某工人在水平地面上,用100N的水平推力推动重为500N的物体匀速直线前行了2m,则该物体受到的摩擦力是 N;此过程中重力做的功为 J. 解答: 因为物体匀速直线,所以物体受到的摩擦力为f=F=100N; ∵物体水平运动,在重力的方向上没有移动距离, ∴重力不做功,即重力做功为0. 故答案为: 100;0. 17、(2014•白银)起重机把一个质量为0.5t的工件在15s内匀速的向上提升了6m,则起重机提升工件的拉力为 N,起重机提升工件的功率 W.(g取10N╱kg) 解答: 由题意知,拉力与工件的重力是一对平衡力, 所以,F=G=mg=500kg×10N/kg=5000N; 起重机提升工件的功率: P= = = = =2000W. 故答案为: 5000;2000. 18、(2014•泰安)一辆在水平路面上匀速行驶的洒水车正在洒水作业.该洒水车在洒水的过程中,机械能 .(选填“增大”“减小”或“不变”) 解答: 一辆在水平高架路面上匀速行驶的洒水车正、在洒水作业,质量在减小、速度不变,所以动能减小;高度不变、质量减小,所以重力势能减小;而机械能等于动能和势能之和,机械能减小. 故答案为: 减小. 19、(2014•广州)滚摆从图中的位置1静止释放,下降经过位置2,继续下降,再上升到达最高点3,这三个位置: 滚摆重力势能最大的是 、动能为零的是 、机械能最大的是 .(填写位置序号) 解答: 滚摆是重力势能和动能相互转化的机械,故滚摆升到最高点后,放开手,可以看到滚摆旋转着下降,越转越快,到最低点时滚摆转而上升,直到回到接近原来的位置;滚摆在最高点位置时重力势能最大,动能为0,在最低点时动能最大;开始释放的位置最高,所以图示三个位置中位置1的重力势能最大,动能为零,机械能最大. 故答案为: 位置1;位置1;位置1. 20、(2014重庆)工人借助如图9所示的装置,在20S时间内将700N重的货物匀速提升了4m,已知他对绳子的拉力为500N。 该工程中,工人所用装置的机械效率为,工人对绳子拉力的功率为W。 解答: 70%200 三、作图题 21、(2014•白银) (2)如图乙所示是生活中常用的一款指甲刀,手柄CBA是 (选填“省力”或“费力”)杠杆,请在图中画出作用在A点的力F的力臂. 解答: 由图示可知,指甲刀有三根杠杆组成,手柄CBA的支点是B,动力臂大于阻力臂,属于省力杠杆;力臂如下图乙; 22、(2014•青岛)如图所示的轻质杠杆AB,OA=20cm,OB=40cm.物体M的密度为3×103kg/m3.体积为8×10﹣3m3.叶子姐姐在B端施加100N的力使杠杆水平平衡,则此时物体M受到水平面的支持力FM= N,请画出物体M的受力示意图. 解答: 物体的质量m=ρV=3×103kg/m3×8×10﹣3m3=24kg, 由杠杆平衡条件得: T×OA=F×OB,即: T×20cm=100N×40cm,解得: T=200N, 地面对M的支持力: FM=mg﹣T=24kg×10N/kg﹣200N=40N,受力示意图如图所示: 【名师预测】 四、实验与探究题 23、(2014•广安)某实验小组在“测滑轮组机械效率”的实验中得到的数据如把表所示,第1、2、3次实验装置分别如图的甲、乙、丙所示. 次数 钩码重G/N 钩码上升高度h/m 有用功W有用/J 测力计拉力 F/N 测力计移动距离s/m 总功W总/J 机械效率η 1 4 0.1 0.4 1.1 0.5 0.55 72.7% 2 4 0.1 0.4 1.6 0.3 0.48 83.3% 3 2 0.1 0.2 0.9 0.3 0.27 (1)第3次实验中的机械效率是. (2)比较第2次实验和第3次实验,可得出初步结论: 使用同样的滑轮组,提起的钩码越重,滑轮组的机械效率越. (3)第1次实验中动滑轮个数比第2次实验多,动滑轮自重增大,对动滑轮所做的额外功(选填“增大”或“减小”).因而,由第1、2次实验可知: 滑轮组的机械效率可能与动滑轮自重力大小有关. 解答: (1)滑轮组的机械效率: η= ×100%= ×100%= ×100%≈74.1%; (2)第2、3两次实验数据,可得出: 相同条件下,同一滑轮组,提起的钩码越重,滑轮组的机械效率越高. (3)分析第1次和第2次实验数据可知,有用功相同,总功增大,额外功增大,机械效率降低.所以滑轮组的机械效率跟动滑轮的重有关. 故答案为: (1)74.1%; (2)高;(3)增大. 24、(2014山东济宁)小梦在进行物理复习迎接中考前,认真阅读了一遍物理课本。 当他看到“人们在使用简单机械时发现: 省力的机械不省距离,省距离的机械不省力……于是人们开始认识到,力和物体在力的方向上移动距离的乘积,是一个有意义的物理量。 ”对文中“有意义”产生了疑问,于是重新设计实验进行了探究,收集的实验数据如下 : 实验器材 物重G/N 物体上升高度h/cm 拉力F/N 沿拉力方向 移动的距离s/cm 测量数据 理想数据 杠杆 2 10 4.1 4 ① 动滑轮 2 10 1.2 ② 20 (1)请将表格中的数据补充完整。 (2)结合上表中的数据进行分析,你认为“力和物体在 力的方向上移动距离的乘积,是一个有意义的物理量。 ”其意义在 于。 (3)拉力的测量数据与理想数据不同的主要原因是。 解答: (1) 5 1 (2)评价机器的功效摩擦和机械自重 25、(2014•南昌)下面是国王与阿基米德的一段精彩对话.国王说: “我想不费吹灰之力,就可以随便移动任何重量的东西.”阿基米德说: “我不仅可以移动任何重量的东西,我还可以撬动地球.”请你说出阿基米德应用的原理和实现撬动地球的条件. 解答: “给我一个支点,我可以撬动地球”所涉及到的物理知识是杠杆平衡原理.只要找到支点和足够长的杠杆即可撬动地球. 26、(2014•威海)为了模拟研究汽车超载和超速带来的安全隐患,小明同学设计了如图甲、乙、丙所示的探究实验,将A、B、C三个小球先后从同一装置,高度分别为hA、hB、hC的位置滚下(mA=mB<mC,hA=hC>hB),推动小木块运动一段距离后静止,请你根据生活经验和所学的物理探究方法,对以下问题进行解答: (1)用来研究超速安全隐患时,需要控制的变量是 ,实验时应选择 两个图所示实验进行比较; (2)用来研究超载安全隐患时,应选择 两个图所示实验进行比较,通过这个实验得到的结论是 . 解答: (1)超速是指汽车的质量一定,速度越大,动能越大.选择质量
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 初中 物理 专题 简单 机械功